JP2024504588A

JP2024504588A - 被加工物加工ゾーンにおける調和化されたエネルギーのための方法及び装置

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Publication number: JP2024504588A
Application number: JP2023541642A
Authority: JP
Inventors: リンコ、カリ; ハトヤサロ、レオ
Original assignee: ECE ECO COOLING ENGINEERING Ltd Oy
Current assignee: ECE ECO COOLING ENGINEERING Ltd Oy
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2024-02-01
Also published as: KR20230125074A; US20240058913A1; CA3204421A1; CN116806183A; EP4274706A1; WO2022148912A1

Abstract

本発明は、被加工物を加工することに関する。本発明においては、被加工材料と工具材料とのペアが選択され、前記被加工材料が前記工具で加工される。前記加工と同時に、外部の、帯電したガス状媒体を加工ゾーン、被加工物と工具との接触部に与えるステップが存在する。前記ガス状媒体の形成された帯電極性は、選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じたものであって、前記加工の間における加工ゾーン、被加工物、及び工具におけるそれらの発生した内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベル、並びに電気化学的反応を調和させる。

Description

本発明は、被加工物を加工することに関する。特には、本発明は、被加工物加工ゾーンにおけるエネルギーを調和させることに関する。

金属切削プロセスの現代の目標は、複数の加工操作の増加した生産性である。実行可能な唯一の選択肢は、切削速度を増加させることにより生産性を増加させることである。しかし、この切削速度の増加は、他の重要な特徴の中でも、切削温度の上昇及び工具摩耗を生じさせることが知られている。

今日では、金属切削にはいくつかの新たな課題が存在する。すなわち、ａ）先進の特性を有する特殊合金の増加した使用及び加工済みパーツについての品質要求の顕著な厳格化（tightening）、ｂ）増大するグローバル競争、ｃ）環境改善のための環境上の要求。したがって、グローバルな金属切削産業のための新たな解決策が求められている。

本発明の課題は、被加工物を加工する代替的手法を提供することである。この課題は、独立請求項によって達成される。従属請求項は、本発明の様々な実施形態を例示する。

被加工材料を加工する本発明の方法は、被加工材料と工具材料とのペアを選択するステップ、及び当該工具を用いて前記被加工材料を加工するステップを含む。加工と同時に、外部の帯電したガス状媒体を加工ゾーン、被加工物と工具との接触部に与えるステップが存在する。前記ガス状媒体の有する形成された帯電極性は、選択された被加工材料と工具材料とのペアに応じたものであって、加工の間における加工ゾーン、被加工物、及び工具における、それらの生み出された内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベル、及び電気化学反応を調和させる。

以下では、添付の図面を参照して本発明がより詳細に説明される。ここで、
熱エネルギー生成の源を示す。ｅｍｆ法の原理を示す。ガス状媒体が全てのゾーンへと浸透している加工ゾーンの基本構成を示す。ガス状媒体が全てのゾーンへと浸透している加工ゾーンの基本構成を示す。（図５ａ）種々の中和機構を示す。（図５ｂ）種々の中和機構を示す。（図５ｃ）種々の中和機構を示す。中和電流の例を示す。イオンの平均密度対入力圧の例を示す。種々のセットアップ圧における温度を示す。種々の切削速度の炭素鋼を有する切削テストセットアップの試験結果の例を示す。種々の切削試験結果を示す。種々の切削試験結果を示す。種々の切削試験結果を示す。種々の切削試験結果を示す。種々の切削試験結果を示す。

切削速度、熱発生、及び工具寿命の間の既知の相関のほとんどは、多くの理論及びモデルを用いて何十年（many decades）にもわたり調査されてきた。発生した熱、熱エネルギー分布は、主要なトピックの１つであって、被加工物、チップ、及び工具に温度場を作る。熱エネルギー発生の３つの源：Ｉ．切削された層が徐々にチップに変わる、せん断及び変形ゾーン、ＩＩ．工具のすくい面をチップがスライドする、工具－チップ界面、並びにＩＩＩ．加工された表面が、工具の逃がし面の小領域をスライドする、工具－被加工物界面、が存在する。これらの源は、図１に模式的に示されている。

６５～９０％に相当する最も強い熱エネルギー発生は、せん断／変形ゾーンでなされ、また、１０～３５％の熱エネルギーは工具－チップ界面及び工具－被加工物界面で摩擦により生じる。種々の鋼の加工では、総熱エネルギーのおおよそ７５～９０％が塑性変形により生じる。しかし、最高温度は典型的には工具－チップ界面で達成され、破壊（fracture）の切削刃（cutting edge）の前部（in front of）の温度は熱移流のためこれより低い。

達成される温度（熱エネルギー、発熱対吸熱のバランス）は、起電力（ｅｍｆ）により特徴付けることができる。非類似金属の接合により引き起こされるゼーベック起電力、回路における電流の流れにより引き起こされるペルチェ起電力、及び接続された材料における温度勾配に起因するトムソン起電力など、様々な方法及び理論が存在する。ゼーベック起電力は接合部の温度に左右され、このことは最も一般的な金属によって形成される任意の接合部について知られており、したがって、生じた起電力が注意深く測定されるのならば非類似金属の接合部を温度を測定するために用いることができる。表１は、いくつかの一般的に用いられる材料についての熱起電力を示す。

上記表には、白金と接合させたいくつかの一般的に用いられている金属及び合金についての熱起電力（thermal e.m.f.）が絶対ミリボルト値で表されている。

図２は、ｅｍｆ法の原理を示している。工具材料とワーク材料とは通常異なるため、工具－チップ界面及び工具－被加工物（workpiece）界面におけるそれらの接触は、工具－ワーク熱電対の温接点を形成する。この熱電対の構成要素は、出力信号におけるノイズをなくすために、加工機械（machine）及び治具（fixture）から絶縁されて（insulated）いる。この出力信号はｅ．ｍ．ｆ．電圧であり、増幅されて、それからさらなる解析のためにコンピュータにプラグインされたデータ取得ボードに送られる。

加工は多くの技術に基づいている。しかし、常に材料に関係した原子、分子、及びイオンが関与しており、電気機械的、摩擦電気的、電気化学的なプロセスは、被加工物（workpiece）と工具との間の積極的な参加因子である。加工プロセスにおいて、特には金属切削において、被加工物は典型的には電子を失う。原子レベルでは、被加工物の切削は電気的プロセスが起こることにつながり、該プロセスでは、切削工具が前に押し出すにつれて価電子が被加工材料の原子を出て、被加工物に帯電ゾーンを形成し、このことは被加工物の強度を弱くし、最終的にそれらを切削チップとして除去されるようにする。この種のプロセスは、熱エネルギーの大半が生み出される変形ゾーンで実現される。原子は工具の近くで電子を失い、正の電気的ポテンシャル（カチオン）を形成するが、これには、材料を帯電させるために必要な特定のイオン化エネルギーレベルが必要とされる。この帯電プロセスは材料切削において重要であり、結果として生じる被加工物内のイオン同士の反発力は被加工材料からのそれらの除去につながる。それぞれの材料（different material）は、特性決定された特有のイオン化エネルギーレベルを有する。したがって、変形ゾーンの一領域はイオン化領域と呼ぶことができる。

イオン化プロセスは、この繰り返しの帯電を続けるために金属切削において重要である。必要なイオン化エネルギーレベルは、用いられる材料のペア、つまり被加工物及び工具、によって左右され、これらが原子の電子を除去する又は加えるための力である必要なイオン化エネルギーを主に規定している。金属切削の場合、原子は典型的には電子を失う。電気化学的プロセスに応じて、それは発熱的でも吸熱的でもあり得、それらの場合熱エネルギーが放出又は吸収される。

電気化学的反応のために必要な条件は、反応する成分の原子、分子、及びイオンと材料表面との衝突である。金属を切削する場合、原子、分子、及びイオンがガス様状態にあり、金属表面が弾塑性の相にあり、それらの間での電気化学的に活性な反応が可能である。直接の電気化学的反応と逆の電気化学的反応との間の準位（level）の差が少ないほど、必要とされるエネルギー活性化（イオン化エネルギー）はより少ない。したがって、切削力、熱分布、弾性及び塑性の変形に対して直接の影響を有する、必要とされる活性化エネルギーを最小化させるためには、電気化学的反応のバランス（また、発熱と吸熱のバランス）を最適化することが重要である。

被加工物と工具との間の接触表面上には、高速変動（fast variation）を有する電気的ポテンシャルが現れる。したがって、上記の熱電対現象は、２つの構成要素に分けられる：１つは定常的であり、もう一方は変動的である（variable）。定常的な構成要素は、熱電張力（thermoelectric tension）によるものであり、変動的な構成要素は摩擦を有する接触にある表面からの熱電子プロセスを特徴付ける。熱電流（thermoelectric current）は熱電子流（thermoelectronic current）よりも大きく、この理由のため、切削工具の刃の平均温度を測定する（ゼーベック参照）のに普通は熱電流が用いられ、熱電子流についてはより少なくしか研究されていない。いくつかの先行技術の解決法は、工具インサート上に電圧レベルを供給し、切削ゾーン状に極性効果を生じさせることにより、外部電源を用いた。この解決法は、加工にある程度の影響を有する。しかし、この手法は、産業機械に電気を加えると多くの攪乱電気的干渉を生じるという難点のために、現実の産業機械における使用には適していない。金属切削の際にイオン化された空気を用いるという別の手法も提示され、基本的な実証試験（trial）が提示されてきた。しかし、極性と、選択された被加工材料及び工具材料との間の重要な事実は提示されておらず、そしてこれは熱電子流、内部電荷の制御、中和、及びイオン結合（ionic bonding）のための鍵となるトピックである。したがって、機械加工（machining）において電気機械及び電気化学関連反応を調整し最適化する確固たる機能的方法を提供することについての理解は欠如していた。

機械加工及び切削における活性化エネルギー及び内部電荷（熱電子（thermoelectronic）、熱電（thermoelectric）、等々）についての上記記載並びに通常の金属加工用流体等によって加工スピードを増加させることの困難性に基づいて、本発明は、新たなレベルの機械加工成果を提供できる。この電気機械的及び電気化学的発明は、増加した切削速度及び向上した表面粗さと共に、生じる内部熱エネルギー、エンタルピーレベル、切削力、及び工具摩耗を最小化するために、材料加工及び切削の活性化エネルギー及び接触表面上の内部電荷及び材料表面上の摩擦電気エネルギーを調和させる方法に基づいている。この調和化（harmonizing）方法は、加工ゾーン、被加工物と工具との接触部への、生み出され、最適化された外部の帯電したガス状媒体（フラックス）に基づいており、ここで、ガス状媒体の形成された帯電極性は、選択された被加工材料と工具材料とのペアに応じたものであって、加工中におけるそれらの生み出された内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベル、及び電気化学的反応を調和させる。前記の帯電したガス状媒体は、イオン化フラックスの流れであり、ここで、加工ゾーンの材料の電荷及び電気化学的反応を同時に組み合わせかつ調和させるために、アニオン系イオン又はカチオン系イオンが生み出される。カチオン極性及びアニオン極性、並びに加工ゾーン上でのエンタルピーレベルを調和させるために、選択された材料ペアは最適化されたガス状媒体（フラックス）を有する必要がある。ガス状媒体は、選択された被加工材料と工具材料とのペアに応じて、アニオンの方が多い又はカチオンの方が多い又はアニオンとカチオンの組み合わせを有し、正又は負の極性又は両極性（bipolarity）を有するイオン化エアフラックス（ionized air flux）に基づいていてもよい。また、加工ゾーン調和化（harmonization）のための好ましいイオン電荷を達成するために、その他のガス状媒体、例えばアルゴン、窒素、又はその他のもの、を、選択された被加工材料と工具材料とのペアに応じて用いてもよい。前記イオン化媒体を用いることによって、必要なイオン化エネルギーが最小化される。

本発明は、導電性、金属性、単独の（isolated）及びコーティングされた材料に好適であるが、高い静電荷が含まれ、イオン中和及び／又は再結合によって調和化できる、非導電性、非金属製の材料にも好適である。帯電したガス状媒体は、工具を含む全ての加工ゾーン及び全ての表面に侵入（penetrate）でき、表面エネルギー、電子及び原子の反発力、表面酸化、及びイオン結合若しくは格子形成、等に影響を与える。工具は、工具ホルダー、工具、インサート、及びその他の加工工具（machining tools）からなっていてもよい。

以下の図３及び図４は、加工及び切削エネルギーを電荷交換及びイオン結合（ionic bonding）によって調和させるために全てのゾーン及び表面に侵入したガス状媒体を有する加工ゾーンの基本構成を示している。別の図は、工具及び被加工材料上における基本的な温度分布（切削ゾーンにおけるエネルギー変換による放出熱）を示し、ここで、一次（ｉ）、二次（ｉｉ）、及び三次（ｉｉｉ）調和化ゾーン（harmonizer zones）が示されている。加えて、材料のペアに応じて、調和化は工具及び被加工物の表面についてもさらに実行されてもよい。主たる調和化ゾーンは被加工物と工具との界面上である；したがって、一次調和化ゾーンは弾塑性変形及びその必要な熱発生（参照：塑性変形）の点で、内部せん断及び変形ゾーンに対してマイナスの影響を有さない。さらに、選択された被加工材料と工具材料とのペアに応じて、特徴付けられたイオン中和、再結合（recombination）、又は結合（bonding）により、工具摩耗の相互作用、例えば塑性変形、組織（texture）変化、酸化、電気化学的反応、に対してポジティブな影響を有する。切削ゾーンにおいて被加工物及び工具を取り囲む帯電したガス状媒体は、媒体の電荷が常に金属表面へと向かって引き寄せられ、固体表面と媒体との間で相互作用するように、金属中の電子を再分布させる。エバネッセント波による標準的な吸引性（attractive）相互作用に加えて、伝播するチェレンコフ波による反発相互作用も存在する。電荷分布を扱う際には常に、この根本的な電気力学を考慮に入れなければならない。

イオン化した原子が固体表面に投射されると、励起した固体－原子系が形成される。イオン中和プロセスは、この励起した固体－原子系が自身を脱励起させるプロセスである。

金属表面はフェミニレベル（εＦ、金属中の電子の電気化学的ポテンシャル）及び真空レベル（εｖａｃ、真空中における、非励起の（at rest）電子のエネルギー、φ＝仕事関数）で表される。

種々の中和（脱励起）機構が起こりうる：
Ｉ）共鳴中和：金属バンド中の電子が、表面から、表面状態とエネルギー的に縮重しているイオンの励起状態へとトンネルする（tunnel out）（図５ａ）。
ＩＩ）オージェ中和：金属バンド中の１つの電子が、表面から、イオンのより強く束縛された状態（more tightly bound state）へとトンネルする（tunnel out）。第２の（オージェ）電子（図５ｂ）又は光子（図５ｃ）の放出によりエネルギーは保存される。

オージェ電子は金属表面中に存在し、エネルギーバランスが正であるなら真空レベルを超えて励起できる。

これらのプロセスは、それらが二次電子放出（secondary-electron-emission）現象において、ガス放出（gas discharge）現象において、及び表面イオン化機構において果たす役割のために重要である。上記のプロセスに関与する電子の遷移は、入射（incident）粒子の運動エネルギーとはほぼ独立であるが、その励起のエネルギーポテンシャルに支配される。

切削ゾーンにおける電流と切削刃摩耗との間の関係についての実験開発を通して、被加工物がアノード（正極）であり切削工具がカソード（負極）である場合、切削「熱電流」がより高くなるほど、それが摩耗の強度に影響する度合いがより大きくなることが観察された。電流の方向は、選択された被加工材料と工具材料とのペアに左右される。１つの場合では、ある特定の電圧レベルで外部電流が工具上に直接加えられ、誤った極性は通常の切削セットアップよりも増加した工具摩耗を生じさせた。したがって、正しい極性を有する帯電ガス状媒体を最適化するには、選択された材料及び極性を理解することが非常に重要である。

電場におけるイオンの動きは電流を構成し、その密度は空気中のイオンの数、及びそれらが電場源から遠ざかる又は電場源に向かって動く速度に左右される。電流密度と電場との間の関係は、空気の導電率として知られている。この導電率は極性によって変動しうる。物体が帯電している場合、電場はその周囲に構築される。電場の強さは場所毎に変わるであろうが、常に電荷に比例する。もし物体が両方の極性の空気イオンによって囲まれたならば、その電荷と反対の極性のイオンによって運ばれる流れは物体へと向かって流れるであろう。この中和流は、物体上の電荷及び周囲空気の関係する導電性の両方に比例する。鋼の被加工物が基本的な炭化タングステン工具（インサート）によって切削された際に、中和流は非常に高感度のケースレー（Keithley）測定ユニットで測定された。図６において、イオン化されたガス状媒体と共に測定された平均電流レベルは０．７５ｍＡであり、共鳴範囲は０．１ｍＡ～１．６ｍＡである。サンプル記録時間は６５秒である。イオン化されたガス状媒体のパラメータ及び極性は、上記のｅｍｆ試験セットアップを用いることにより測定及び最適化できる。

イオン化されたガス状媒体のための主要なパラメータは、極性、温度、イオン化されたフラックスの圧力、イオンの平均密度対入力（input）圧力、である。図７及び図８には、温度対圧力、及びイオン密度対圧力、についてのいくつかの基本的な値が提示されている。切削ゾーンに対して影響を有するためには高密度のイオンが必要とされる。媒体温度は正でも負でもよく、冷たい温度が切削ゾーンにおける電流レベルを支持することから、典型的には冷たい温度である。

帯電ガス由来の周囲空気中の場は、中和電流Ｉ－を生じ、これはまた総電荷減少（total charge's decay）又は中和速度でもある。

式中

であり、時定数τ^＋は、

である。

所与のイオン環境について、等式は負電荷の空気イオンによる中和の速度を、電荷の地理的及び誘電的位置の関数として与える。正電荷の中和について、同様の対称的な等式が当てはまる。

本発明を、いくつかの加工方法及び材料を用いて試験した。試験結果を検証する典型的な方法が用いられた。基本的な方法のうちいくつかは、機械的、化学的、及び視覚的な工具摩耗分析、例えば逃がし（flank）摩耗及びすくい（rake）摩耗であった。加工された表面粗さも１つの典型的な方法であった。他の新たな方法はアコースティック・エミッション（ＡＥ）測定であったが、これは、材料塑性変形、工具摩耗、チップ形成、等々を示すことができる。これは、インライン法を用いて調和化された切削エネルギーの影響を測定するための興味深い方法である。音響力調整システムを用いたこの新たな方法は、様々な材料ペアのためのガス状媒体最適化のために利用することができる。熱エネルギーもｅｍｆ法で測定することができるが、力制御結果に由来するものであってもよい。

以下の図面は、Ｉｍａｔｒａ５２０丸形鋼棒を用いた種々の切削試験結果を表している。逃がし摩耗は、エマルジョンと本発明の方法との間で比較され、本発明の方法はより低い工具摩耗を示す。加工表面粗さも発明によって向上される。アコースティック・エミッション（ＡＥ）では、種々の切削方法の間で、摩擦値を比較するためにＲＭＳシグナルが測定された。本発明の方法は、他の乾式切削方法と比べて、より低い摩擦シグナル及び非常に安定な結果を達成した。

以下の表２は、種々の切削速度での炭素鋼を用いたいくつかの切削試験セットアップを示す。冷却液対Eco Cooling（ガス状媒体）が比べられた。切削後の被加工物表面におけるＲａ値はより良いレベルにある。

図９は、この切削試験におけるいくつかの工具摩耗結果を示す。左側はEco Cooling（ガス状媒体）と共の工具インサートを有しており、右側は従来の冷却液（coolant）と共の工具インサートを有している。明らかな違いが認識でき、従来の冷却液の使用は帯電したガス状媒体よりもずっと高い工具摩耗を生じる。同様の向上についての多くの証拠が存在し、ガス状媒体は同じ又はより良好な切削品質を達成し、また工具寿命を向上することができる。

そして、本発明は、
被加工材料と工具材料とのペアを選択するステップ；
前記工具で前記被加工材料を加工するステップ；及び、
前記加工と同時に、加圧され、冷却され、イオン化されたガス状媒体の流れを加工ゾーンに提供するステップ、ここで前記ガス状媒体のイオン化レベル及び極性は選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じたものであって、前記加工の間における加工ゾーン、被加工物、及び工具におけるそれらの発生した内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベル、並びに電気化学的反応を調和化させる、
を含む、被加工材料を加工する方法に関する。

前記方法及び前記装置において、前記ガス状媒体のイオン化レベル及び極性を制御することができる。
さらに、前記方法及び前記装置において、前記ペアの選択における前記工具の選択は、工具形状及び工具材料の選択を含んでもよい。

ｅｍｆ、内部電荷（電流、ポテンシャル、電場）、ＡＥ等の測定、及びその他の既存の測定を、本発明に係る性能を最適化するために前記方法及び前記装置において用いることができる。
本発明は、ミリング、穿孔（drilling）、切削（cutting）、等のいくつかの異なる加工方法（ＣＮＣ及びその他の複合工作機械を含む）において本発明を実行及び活用する能力を有している。この基本的な発明を、複数の加工プロセスに対して適用することへの制限は存在しない。

上記から、本発明がこの文書に記載された実施形態に限定されず、独立請求項の範囲内にある他の多くの異なる実施形態を利用して実施することができることは明らかである。

今日では、金属切削にはいくつかの新たな課題が存在する。すなわち、ａ）先進の特性を有する特殊合金の増加した使用及び加工済みパーツについての品質要求の顕著な厳格化（tightening）、ｂ）増大するグローバル競争、ｃ）環境改善のための環境上の要求。したがって、グローバルな金属切削産業のための新たな解決策が求められている。
ＵＳ５５５１３２４は、イオン化されたガス状流体を用いて加工ゾーンを冷却するための方法及び装置を開示している。ＧＢ２２４３３１９及びＲＵ２００４１２２０５１は、エアーフローがイオン化されている切削装置を開示している。ＥＰ１８７５９９４は、木材加工産業において使用可能な加工工具を開示している。前記工具は、イオン化されたエアフローを用いる。

上記から、本発明がこの文書に記載された実施形態に限定されず、独立請求項の範囲内にある他の多くの異なる実施形態を利用して実施することができることは明らかである。
本開示に係る態様には以下の態様も含まれる。
＜１＞
・被加工材料と工具材料とのペアを選択すること、
・前記被加工材料を前記工具で加工すること、
を含む、被加工材料を加工する方法であって、
前記加工と同時に、
・外部の、帯電したガス状媒体を加工ゾーン、被加工物と工具との接触部に与えること、ここで前記ガス状媒体の形成された帯電極性は、選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じたものであって、前記加工の間における加工ゾーン、被加工物、及び工具におけるそれらの発生した内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベル、並びに電気化学的反応を調和させる、
ことを特徴とする、前記方法。
＜２＞
前記帯電したガス状媒体はイオン化されたフラックスの流れである、＜１＞に記載の方法。
＜３＞
前記イオン化されたフラックスが、選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じて、空気、窒素、アルゴン、又はその他のガス状媒体である、＜１＞及び＜２＞に記載の方法。
＜４＞
前記帯電したガス状媒体は、選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じて、０℃未満又は０℃超の温度を有する、＜１＞～＜３＞に記載の方法。
＜５＞
前記イオン化されたフラックスは、コロナ交流／直流若しくはアルファイオン化、衝突イオン化若しくは光イオン化、又は静電スプレーによって生み出される、＜１＞及び＜２＞に記載の方法。
＜６＞
前記ガス状媒体は、選択された被加工材料と工具材料とのペアに応じて正極性又は負極性又は両極性を有している、＜１＞及び＜２＞に記載の方法。
＜７＞
前記帯電したガス状媒体は、加工ゾーン、被加工材料、及び工具材料上での、イオン中和、再結合（recombination）、及びイオン結合（ionic bonding）により、内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベルを調和させる、＜１＞に記載の方法。
＜８＞
帯電したガス状媒体による前記調和させることは、一次調和化ゾーン、二次調和化ゾーン、及び三次調和化ゾーン、並びに被加工物及び工具の表面、という種々のゾーンにおいてなされる、＜１＞及び＜７＞に記載の方法。
＜９＞
被加工材料と工具材料とのペアの選択は、導電体又は非導電体又は組み合わせからなる群からなされる、＜１＞に記載の方法。
＜１０＞
被加工材料と工具材料とのペアの選択は、部分的に又は完全に単独であり（isolated）又はコーティングされている、＜１＞及び＜８＞に記載の方法。
＜１１＞
前記ペアの材料の選択における工具の選択は、工具形状及び工具材料の選択を含む、＜１＞に記載の方法。
＜１２＞
工具は、工具ホルダー、工具、インサート、及びその他の加工工具から構成される、＜１＞及び＜１１＞に記載の方法。
＜１３＞
イオン化されたフラックスは、パラメータの群及びそれらの相互作用の機能（例えば、イオン化されたフラックスの極性、温度、圧力、イオンの平均密度対入力圧力、温度対入力圧力）によって最適化されている、＜１＞及び＜２＞に記載の方法。
＜１４＞
前記帯電したガス状媒体のイオン化レベル及び極性は制御されている、＜１＞に記載の方法。
＜１５＞
前記ペアの材料の選択における工具の選択は、工具形状及び工具材料の選択を含む、＜１＞又は＜２＞に記載の方法。
＜１６＞
起電力（ｅｍｆ）、内部電荷（電流、ポテンシャル、電場）、ＡＥ、及び／又はその他の既存の測定が、方法最適化に用いられる、＜１＞～＜１５＞のうち任意の１つに記載の方法。
＜１７＞
前記帯電したガス状媒体は、増加した切削スピード及び向上した表面粗さと共に、切削力及び工具摩耗を最小化させる、＜１＞～＜１６＞のいずれかに記載の方法。

Claims

・被加工材料と工具材料とのペアを選択すること、
・前記被加工材料を前記工具で加工すること、
を含む、被加工材料を加工する方法であって、
前記加工と同時に、
・外部の、帯電したガス状媒体を加工ゾーン、被加工物と工具との接触部に与えること、ここで前記ガス状媒体の形成された帯電極性は、選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じたものであって、前記加工の間における加工ゾーン、被加工物、及び工具におけるそれらの発生した内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベル、並びに電気化学的反応を調和させる、
ことを特徴とする、前記方法。
前記帯電したガス状媒体はイオン化されたフラックスの流れである、請求項１に記載の方法。
前記イオン化されたフラックスが、選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じて、空気、窒素、アルゴン、又はその他のガス状媒体である、請求項１及び２に記載の方法。
前記帯電したガス状媒体は、選択された前記被加工材料と工具材料とのペアに応じて、０℃未満又は０℃超の温度を有する、請求項１～３に記載の方法。
前記イオン化されたフラックスは、コロナ交流／直流若しくはアルファイオン化、衝突イオン化若しくは光イオン化、又は静電スプレーによって生み出される、請求項１及び２に記載の方法。
前記ガス状媒体は、選択された被加工材料と工具材料とのペアに応じて正極性又は負極性又は両極性を有している、請求項１及び２に記載の方法。
前記帯電したガス状媒体は、加工ゾーン、被加工材料、及び工具材料上での、イオン中和、再結合（recombination）、及びイオン結合（ionic bonding）により、内部熱エネルギー及び電荷、エンタルピーレベルを調和させる、請求項１に記載の方法。
帯電したガス状媒体による前記調和させることは、一次調和化ゾーン、二次調和化ゾーン、及び三次調和化ゾーン、並びに被加工物及び工具の表面、という種々のゾーンにおいてなされる、請求項１及び７に記載の方法。
被加工材料と工具材料とのペアの選択は、導電体又は非導電体又は組み合わせからなる群からなされる、請求項１に記載の方法。
被加工材料と工具材料とのペアの選択は、部分的に又は完全に単独であり（isolated）又はコーティングされている、請求項１及び８に記載の方法。
前記ペアの材料の選択における工具の選択は、工具形状及び工具材料の選択を含む、請求項１に記載の方法。
工具は、工具ホルダー、工具、インサート、及びその他の加工工具から構成される、請求項１及び１１に記載の方法。
イオン化されたフラックスは、パラメータの群及びそれらの相互作用の機能（例えば、イオン化されたフラックスの極性、温度、圧力、イオンの平均密度対入力圧力、温度対入力圧力）によって最適化されている、請求項１及び２に記載の方法。
前記帯電したガス状媒体のイオン化レベル及び極性は制御されている、請求項１に記載の方法。
前記ペアの材料の選択における工具の選択は、工具形状及び工具材料の選択を含む、請求項１又は２に記載の方法。
起電力（ｅｍｆ）、内部電荷（電流、ポテンシャル、電場）、ＡＥ、及び／又はその他の既存の測定が、方法最適化に用いられる、先行する任意の請求項に記載の方法。
前記帯電したガス状媒体は、増加した切削スピード及び向上した表面粗さと共に、切削力及び工具摩耗を最小化させる、請求項１～１６のいずれかに記載の方法。